混凝劑投加對污水廠處理除磷效果的影響

張 鵬，李光曼，劉 杰，鄒勵揚，徐傳華

（1.合肥通用機械研究院有限公司，安徽合肥 230088；2.安徽城鄉規劃設計研究院，安徽合肥 230088）

1 研究背景

隨著我國經濟的快速發展，城市配套基礎設施規模進一步提高，污水處理系統作為基礎設施，其系統正逐步完善，同時對污水處理廠工藝技術也提出了更高的要求[1]。目前，城市生活污水廠主要是通過生物脫氮除磷的方式去除污水中的氮磷，《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A 標準排放或地表三類水質標準，總磷含量要控制在0.5 mg/L 以下[2]。隨著標準的提高，通過生物除磷的工藝不能達到水質排放要求，需要附加化學除磷的方法加以去除。在此背景下，青陽縣某污水處理廠（20 000 t/d）提標改造項目，在原有工藝的基礎上增加了提升泵房、加藥間、深床濾池工藝，將原有的出水標準從一級B 提高到一級A。本項目主要是探討了提標改造項目混凝劑投加位置、投加量以及不同混凝劑（聚合氯化、氯化鐵）對出水除磷效果的影響。

2 化學除磷原理以及工藝介紹

2.1 化學除磷原理

化學除磷主要是通過化學沉降過程去除磷的，通過向生活污水中投加無機金屬鹽藥劑，藥劑與污水中的磷酸鹽反應生產顆粒狀非溶解性物質，同時金屬鹽具有化學絮凝作用，絮凝體經沉降或者過濾加以去除從而達到除磷效果。常用混凝劑主要有鐵鹽（Fe）、鋁鹽（Al）兩種藥劑，其原理如下[3]：

2.2 工藝介紹

污水處理廠原有的工藝：進水經過粗細格柵去除較大浮渣后，經旋流沉砂池去除污水中固體懸浮物，通過氧化溝生物脫氮除磷后，進入二次沉淀池，污泥沉降，部分污泥回流，剩余污泥經過污泥脫水，污泥含水率65%，運輸至垃圾填埋場進行填埋（圖1）。由于原來的工藝不能滿足日益嚴苛的環境要求，現通過提標改造增加深床濾池工藝，預期將污水廠出水的標準從一級B 提標到一級A 標準，具體進水水質和出水水質如表1 所示。由表1 可以看出，提標改造后出水總磷0.7 mg/L 以上，仍不能滿足一級A 出水標準。現通過投加混凝劑進一步除磷，確保出水水質達到要求。

圖1 污水廠處理工藝

為了達到最好的除磷效果，本項目主要對不同混凝劑、不同投加量以及不同投加位置對除磷效果的影響進行研究。

表1 未投加藥劑前污水廠進水和出水水質

3 結果分析

3.1 不同藥劑種類對出水總磷的影響

為對比鐵鹽和鋁鹽除磷效果，在投加位置1 處（二沉池之前氧化溝之后）投加，投加量為15 g/m3，投加之后24 h 內出水總磷含量的變化。從圖2 可以看出，投加鐵鹽出水總磷的含量整體上是低于投加鋁鹽的出水總磷含量，且能將出水總磷含量降到0.5 mg/L以下。這是因為相對于鋁鹽，鐵鹽絮凝形成的絮凝體沉降性能較好，更有利于在二沉池沉降，從而通過二沉池脫泥將總磷去除。

圖2 不同藥劑對出水總磷的影響

圖3 不同投加量對出水總磷的影響

3.2 不同投加量對出水總磷的影響

為確定不同投加濃度對出水總磷的影響，在投加位置1 處（二沉池之前氧化溝之后），投加鐵鹽，投加量分別為10 g/m3、15 g/m3和20 g/m3，投加后24 h 的出水總磷變化曲線如圖3 所示。從圖3 可以看出，隨著投加量的增加出水總磷的含量降低明顯，其中投加量20 g/m3時，出水總磷的含量可以降低到0.45 mg/L 以下，達到一級A 出水排放標準，這是因為隨著鐵鹽投加量的增加，鐵鹽與污水中的磷反應量增加，形成絮凝沉降下來經脫泥出去的總磷增加，從而達到持續降低出水總磷的目的。

3.3 不同投加位置對出水總磷的影響

深床濾池具有過濾作用，在濾池前投加混凝劑形成的絮體能同樣經過濾池攔截去除，從而達到除磷的目的，為對比研究不同投加位置除磷效果的影響，現對投加位置1（二沉池之前氧化溝之后）和投加位置2（二沉池之后深床濾池之前）投加鐵鹽，投加量為10 g/m3，投加24 h 之后出水總磷的變化曲線如圖4 所示。由圖4 可以看出，投加在濾池之前效果非常明顯，在投加量為10 g/m3條件下，出水總磷降低到0.4 mg/L 以下，達到一級A 排放標準的要求。這是因為，相對于二沉池前投加位置，濾池前有攪拌器進行混合，更有利于鐵鹽與磷鹽絮凝反應，絮凝體經濾池攔截后，出水總磷降低。

圖4 不同投加位置對出水總磷的影響

4 結論

通過針對青陽某污水廠提標改造項目化學除磷進行研究，得到如下結論：①同等條件下，鐵鹽除磷效果的要優于鋁鹽的除磷效果；②投加位置1 投加鐵鹽，隨著鐵鹽投加量的增加，出水總磷含量持續降低，且在投加量為20 g/m3時出水總磷達到一級A 標準要求；③在濾池前投加效果明顯優于二沉池前投加，能更好地節省投加藥劑，從而減少運行成本。